el descubrimiento de un agujero negro podria obligarnos a repensar como se forman lasObservando profundamente la infancia del universo, el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral confirmó recientemente el descubrimiento del quásar más brillante y de más rápido crecimiento. Los cuásares son objetos luminosos en el cielo nocturno impulsados ​​por gas que cae en un gran agujero negro en el centro de una galaxia.

El descubrimiento de este objeto que batió récords fue bastante fascinante. Pero otro aspecto crucial del anuncio es que plantea grandes interrogantes sobre la formación de galaxias en el universo temprano.

En particular, sigue siendo desconcertante cómo este cuásar, que existió menos de dos mil millones de años después del Big Bang, pudo haber crecido tanto y tan rápidamente. Investigar este enigma podría incluso llevar a repensar cómo surgieron las galaxias.

Los agujeros negros, los objetos más densos del universo, reciben este nombre porque su atracción gravitacional es tan increíblemente fuerte que ni siquiera la luz puede escapar de su alcance. ¿Cómo puede entonces ser un agujero negro el origen de una fuente de luz tan intensa

Bueno, en algunas galaxias, donde el agujero negro es lo suficientemente grande, la materia está siendo absorbida a un ritmo ferozmente alto. A medida que avanza en espiral, las violentas colisiones entre gases, polvo y estrellas dan como resultado la emisión de enormes cantidades de energía luminosa. Cuanto más grande es el agujero negro, más violentas son las colisiones y más luz se emite.

El cuásar objeto del último estudio, conocido como J0529-4351, tiene una masa equivalente a 17 mil millones de soles y es increíblemente grande.

Hay un disco de materia en espiral que abarca un ancho de siete años luz en el centro de la galaxia y el agujero negro está creciendo al acretar (acumular) esta materia. El ancho del disco es comparable a la distancia entre la Tierra y el sistema estelar más cercano, Alfa Centauri.

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Ocultos a plena vista

El agujero negro está creciendo rápidamente al consumir una cantidad récord de masa, equivalente a un sol cada día. Esta intensa acumulación de materia libera una cantidad de energía radiativa equivalente a un cuatrillón (mil billones) de soles.

Esto plantea la pregunta de por qué un objeto tan brillante acaba de ser identificado en el cielo nocturno, a pesar de décadas de observaciones astronómicas. Resulta que este cuásar furtivo se había escondido a plena vista.

A pesar de su asombrosa luminosidad, J0529-4351 está muy distante, lo que significa que se mezcla perfectamente entre un mar de estrellas más tenues que se encuentran mucho más cerca de la Tierra. De hecho, este cuásar está tan lejos que la luz que emite tarda 12 mil millones de años en llegar hasta nosotros aquí en la Tierra.

La edad del universo es de unos 13.700 millones de años. Así pues, este cuásar existió apenas 1.700 millones de años después del Big Bang, en el comienzo del Universo.

La expansión del universo tras el Big Bang es lo que nos permite medir la distancia y, por tanto, la edad de este cuásar. Una fórmula simple conocida desde hace mucho tiempo llamada ley de Hubble establece que conocer la velocidad con la que un objeto se aleja de nosotros nos permite calcular a qué distancia se encuentra.

Las colisiones que se producen cuando la materia gira en espiral hacia el agujero negro de este cuásar lo elevan a temperaturas abrasadoras de 10.000°C. En estas condiciones, los átomos del sistema emiten un espectro de luz característico.

Estas frecuencias discretas de luz forman una especie de código de barras que los astrónomos pueden utilizar para identificar las composiciones elementales de los objetos en el cielo nocturno.

A medida que un objeto que emite luz se aleja de nosotros, la frecuencia de esa luz observada sufre un cambio, muy parecido a cómo cambia la frecuencia del sonido de la sirena de una ambulancia dependiendo de si se acerca o se aleja de usted.

Este cambio observado en los objetos astronómicos se conoce como corrimiento al rojo. Esto, junto con la Ley de Hubble, ha permitido confirmar tanto la edad como la distancia (ambas propiedades están relacionadas en la cosmología) de J0529-4351.

Este brillante faro del universo temprano ha planteado una pregunta importante que desconcierta a los astrónomos: ¿cómo pudo este agujero negro, en un período de tiempo tan relativamente corto, crecer tan rápido hasta convertirse en un objeto tan masivo? Según modelos bien aceptados del universo primitivo, debería haber tardado más en crecer hasta este tamaño.

Es más, al ajustar los modelos de inteligencia artificial (IA) utilizados para escanear los datos de los telescopios en busca de estos objetos inusuales, aún se podrían encontrar más en los próximos años. Si se parecen a J0529-4351, los físicos necesitarían repensar seriamente sus modelos del universo temprano y la formación de galaxias.

El agujero negro de más rápido crecimiento jamás observado será el objetivo perfecto para un sistema llamado Gravity+, una próxima actualización de un instrumento del Very Large Telescope llamado interferómetro. Este interferómetro es una manera ingeniosa de combinar datos de los cuatro telescopios separados que en realidad componen el VLT.

Gravity+ está diseñado para medir con precisión la velocidad de rotación y la masa de los agujeros negros directamente, especialmente aquellos que se encuentran lejos de la Tierra.

Además, en el desierto de Atacama chileno se está construyendo actualmente el Extremely Large Telescope del Observatorio Europeo Austral, un telescopio reflector de 39 metros de diámetro. Está diseñado para detectar las longitudes de onda ópticas y del infrarrojo cercano características de los quásares distantes y hará que la identificación y caracterización de objetos tan esquivos sea aún más probable en el futuro.

Robin Smith, profesor titular de Física, Universidad Sheffield Hallam

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Por jaime